中南大學在廉價電催化水分解研究領域取得重要進展

作為一種重要的可持續新能源技術，開發高效、廉價的水分解電催化劑受到廣泛關注。中南大學材料科學與工程學院劉小鶴教授團隊在廉價電催化材料領域取得了系列進展，《先進功能材料》《應用催化B：環境》等國際權威期刊連續發表了該團隊最新研究成果。

氫能是最具前景的清潔能源之一，電解水產氫是目前較為理想的制氫技術。然而，這項技術的廣泛應用一直被高價的貴金屬催化劑所制約，亟待尋找廉價的高性能電催化劑替代貴金屬催化劑。

劉小鶴團隊開發了一種負載氧化鎳納米晶粒的聚合物氮化碳二維納米材料，通過構建具有金屬性的鎳-氮鍵形成高導電界面，大幅提高其催化效率。該策略拓展至其他的過渡金屬氧化物如四氧化三鈷、三氧化二鐵、氧化銅等也獲得了成功。團隊還開發了過渡金屬基層狀蛇紋石結構的納米催化劑，進一步實現了高效電催化分解水反應。通過設計合成不同比例的鈷、鎳基蛇紋石結構的納米片，調節材料的電子能帶結構和導電特性，有效提高了材料的催化效率，在堿性和中性條件下均表現出比商業氧化釕催化劑更優異的催化活性和穩定性。用鐵、鈷、鎳等廉價金屬化合物替代貴金屬基催化劑，實現高效電催化裂解水反應，這為未來電解水產氫技術的廣泛應用起到重要的推動作用。